异养硝化菌处理含氮废水的应用研究

论文摘要

随着工农业生产的发展和人民生活水平的提高,含氮化合物的排放量急剧增加,已成为环境的主要污染源,引起各界的关注。氨态氮是水相环境中氮的主要形态,是使水体富营养化和环境污染的一种重要污染物质,进入水体可引起水体污染,破坏了我们赖以生存的生态环境。传统生物脱氮由于作用于各脱氮步骤中的不同菌群对于营养及溶解氧的要求各异,造成了生物脱氮工艺复杂,极大地限制了生物脱氮在实际工程中的应用。近年来,一些新型的脱氮菌的发现和新工艺的开发,为生物脱氮提供了新的思路。本文对异养硝化菌进行了基础研究,并对其应用于SBR反应器与实现同步硝化反硝化的应用进行了研究。由实验室从生物陶粒反应器和活性污泥中筛选出6株异养硝化细菌,采用乙酸钠-氯化铵培养基培养细菌进行硝化特性研究,经过12d好氧培养,6株异养硝化细菌对COD的去除率在45%以上,总氮和氨氮最终去除率在60%以。将其应用于SBR反应器,在SBR反应器进入稳定运行阶段时,可以观察到系统对于氨氮的去除率稳定在82.96%左右。而且还对温度、pH值和C/N比等影响SBR反应器异养硝化效能的生态因子进行了分析。结果表明,异养硝化SBR反应器在温度为29℃时,反应器对氨氮和总氮的去除能力最大为82.28%和47.27%。在pH值为8.0时的氨氮去除率最高达到80.15%,当C/N＜4.5时,TN随着C/N比的减少而增加,C/N为6时,氨氮的去除率为73.37%,在C/N为9时总氮的去除率最高达到52.84%。PCR-DGGE图谱分析表明,其中3株筛选的异养硝化细菌YS1、YS2和YS6成为SBR反应器的优势菌群。将在SBR反应器中具有良好硝化作用的3株异养硝化菌与实验室筛出的好氧反硝化菌同时扩大培养,建立SBR生物填料反应器与SBR反应器实现同步硝化反硝化处理取自生活小区排出的生活污水。在SBR反应器稳定阶段总氮的平均去除率逐步提高到43.43%,COD的平均去除率则逐渐上升至73.12%,反应器表现出一定的同步硝化反硝化的能力。SBR生物填料反应器稳定运行阶段,总氮的平均去除率提高到79.03%,COD的平均去除率则上升至87.18%。试验结果表明加入生物填料的反应器运行效果优于没有加生物填料的SBR反应器。这为今后将异养菌应用研究于其他的生物膜反应器提供了依据,也为今后在实际应用中实现同步硝化反硝化奠定了理论基础。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 引言
• 1.1 水体中氮素污染的危害
• 1.1.1 污染地表水水质
• 1.1.2 污染地下水水质
• 1.1.3 降低水体观赏价值
• 1.1.4 危害人类健康及生物生存
• 1.1.5 增加污水的处理成本
• 1.2 传统生物脱氮的原理与不足
• 1.2.1 传统生物脱氮原理
• 1.2.2 传统生物脱氮技术的不足
• 1.3 生物脱氮新技术的研究进展
• 1.3.1 厌氧氨氧化
• 1.3.2 短程硝化反硝化
• 1.3.3 同步硝化反硝化
• 1.4 异养硝化生物脱氮技术及研究进展
• 1.4.1 异养硝化的发现与验证
• 1.4.2 异养硝化作用的反应途径
• 1.4.3 异养硝化作用的研究现状
• 1.5 PCR-DGGE分子生物学技术在环境生态学中的应用
• 1.5.1 PCR及相关技术
• 1.5.2 变性/温度梯度凝胶电泳（DGGE/TGGE）
• 1.5.3 PCR-DGGE在环境生态学中的应用
• 1.5.4 PCR-DGGE的优势和缺陷
• 1.6 课题来源
• 1.7 研究的目的与意义
• 1.8 本课题研究的主要内容
• 2 材料与方法
• 2.1 异养硝化菌液体纯培养硝化能力测定的材料与方法
• 2.1.1 菌源及菌属
• 2.1.2 异养硝化培养基
• 2.1.3 试验仪器与设备
• 2.1.4 试验检测项目与方法
• 2.2 异养硝化菌应用SBR处理含氮废水试验材料与方法
• 2.2.1 试验用水和水质
• 2.2.2 SBR反应器的建立与运行
• 2.2.3 反应器运行过程中检测项目
• 2.2.4 SBR反应器群落结构分析设备与方法
• 2.3 异养硝化菌应用SND工艺处理废水试验材料与方法
• 2.3.1 试验用水和水质
• 2.3.2 试验材料
• 2.3.3 SND工艺SBR反应器的建立
• 2.3.4 检验反应器中微生物的组成
• 3 结果与分析
• 3.1 异养硝化菌液体纯培养的脱氮性能研究
• 3.1.1 在氨氧化培养基中硝化能力测定
• 3.1.2 在亚硝化培养基中硝化能力测定
• 3.2 异养硝化菌应用于SBR处理人工配含氮废水
• 3.2.1 SBR运行过程中除碳脱氮效果
• 3.2.2 生态因子对反应器运行效果的影响
• 3.2.3 异养硝化SBR反应器运行过程中群落结构分析
• 3.2.4 优势菌群测序结果分析
• 3.3 异养硝化菌应用SND工艺处理生活污水
• 3.3.1 SBR同步硝化反硝化运行效果分析
• 3.3.2 加入生物填料SBR同步硝化反硝化运行效果分析
• 3.3.3 反应器出水中微生物的组成
• 4 讨论
• 4.1 异养硝化菌液体纯培养的脱氮性能研究
• 4.2 异养硝化菌应用于SBR处理含氮废水的研究
• 4.2.1 SBR反应器的建立
• 4.2.2 反应器运行中处理含氮废水效果分析
• 4.2.3 反应器运行中群落结构分析
• 4.3 异养硝化菌应用SND工艺处理生活污水
• 5 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文